第五章瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)

1、一、瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)w 高溫穩(wěn)定性w 低溫抗裂性w 耐久性w 抗滑性進(jìn)入w 施工和易性進(jìn)入4.抗滑性w 礦質(zhì)集料的表面性質(zhì) 應(yīng)選擇硬質(zhì)有棱角、耐磨光的集料，但因硬質(zhì)集料多為酸性集料，與瀝青的粘附性差，可加入抗剝劑改善。w 混合料的級(jí)配組成 抗滑表層一般選擇細(xì)粒式、砂粒式瀝青混合料。w 瀝青用量 瀝青用量增多，路面摩擦系數(shù)降低，抗滑性變差。w 含蠟量返回5.施工和易性w 礦料的級(jí)配 1）粗細(xì)集料粒徑相差太大，易離析； 2）細(xì)集料太少，瀝青不易均勻分布在石子表面； 3）細(xì)集料太多，拌和困難。w 瀝青的用量 1）瀝青太少（或礦粉太多），混合料松散難以壓實(shí)； 2）瀝青太多（或礦粉質(zhì)量差），混合料易

2、粘結(jié)成團(tuán)，不易攤鋪。w 當(dāng)?shù)貧鉁?、施工條件二、熱拌瀝青混合料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)密級(jí)配熱拌瀝青混合料的瀝青飽和度與礦料間隙率的要求 表5-5集料公稱最大粒徑(mm)4.759.513.216.019.026.531.537.550瀝青飽和度VFA(%)708565755570 在右側(cè)設(shè)計(jì)空隙率時(shí)的礦料間隙率VMA(%) 空隙率VV(%)215131211.511109.598.5316141312.5121110.5109.5417151413.5131211.51110.5518161514.5141312.51211.5619171615.5151413.51312.5三、瀝青混和料組成材料的技術(shù)要

3、求w 瀝青材料進(jìn)入w 粗集料進(jìn)入w 細(xì)集料進(jìn)入w 礦粉進(jìn)入 瀝青材料的技術(shù)要求w 選擇的依據(jù) 根據(jù)公路等級(jí)、氣候條件、交通性質(zhì)、路面類型及所處結(jié)構(gòu)層位、受力特點(diǎn)、施工方法等，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖褂媒?jīng)驗(yàn)確定。w 選擇的一般規(guī)律 通常較熱的氣候區(qū)，較繁重的交通，應(yīng)采用稠度較高的瀝青；反之，則采用稠度較低的瀝青。日溫差、年溫差大的地區(qū)則應(yīng)選擇針入度指數(shù)大的瀝青。當(dāng)高溫與低溫要求發(fā)生矛盾時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮滿足高溫性能的要求。w 原因 稠度高的瀝青配制瀝青混合料會(huì)有較高的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，但低溫變形能力會(huì)較差；稠度低的瀝青則情況相反。粗集料的技術(shù)要求w 要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，壓碎值和洛杉磯磨耗率應(yīng)符合交通特性的要求

4、。進(jìn)入w 盡量選擇堿性石料，可保證其與瀝青具有較強(qiáng)的粘附性。若要采用酸性石料，則需采取抗剝離措施進(jìn)入?？够瑢佑么旨蠎?yīng)符合磨光值要求。w 選用表面粗糙、有棱角的碎石或破碎礫石。返回瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求指 標(biāo)單位高速公路及一級(jí)公路其他等級(jí)公路試驗(yàn)方法表面層其他層次石料壓碎值，不大于%262830T0316洛杉磯磨耗損失，不大于%283035T0317表觀相對(duì)密度，不小于2.602.502.45T0304吸水率，不大于%2.03.03.0T0304堅(jiān)固性，不大于%1212T0314針片狀顆粒含量(混合料),不大于 其中粒徑大于9.5mm,不大于 其中粒徑小于9.5mm,不大于%15121

5、818152020T0312水洗法0.075mm顆粒含量,不大于%111T0310軟石含量,不大于%353T0320返回酸性石料的抗剝離措施：w 用干燥的生石灰或消石灰粉、水泥作為填料的一部分，其用量宜為礦粉總量的1%2%。w 在瀝青中摻加抗剝劑。w 將粗集料用石灰漿處理后使用。返回細(xì)集料的技術(shù)要求w 一般采用機(jī)制砂、天然砂和石屑，在熱拌密級(jí)配瀝青混合料中天然砂的用量不宜超過(guò)集料總量的20%。w 應(yīng)潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì)，質(zhì)地堅(jiān)硬、有棱角，與瀝青有良好的粘結(jié)力。進(jìn)入w 級(jí)配合格。w 細(xì)集料與粗集料和填料制成礦質(zhì)混合料，其級(jí)配應(yīng)符合要求。當(dāng)一種不能滿足時(shí)，則用兩種或兩種以上細(xì)集料摻和使用。返

6、回 瀝青混合料用細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)要求項(xiàng)目單位高速公路、一級(jí)公路其它等級(jí)公路試驗(yàn)方法表觀相對(duì)密度，不小于2.502.45T0328堅(jiān)固性(0.3mm)，不小于%12T0340含泥量(小于0.075mm)的含量，不大于%35T0330砂當(dāng)量，不小于%6050T0334亞甲藍(lán)值，不大于g/kg25T0346棱角性(流動(dòng)時(shí)間)，不小于s30T0345返回礦粉的技術(shù)要求w 應(yīng)采用堿性石料磨制的石粉。進(jìn)入w 可用粉煤灰部分取代，其用量不宜超過(guò)填料總量的50%。燒失量應(yīng)小于12%，與礦粉混合后塑性指數(shù)小于4%。高速公路、一級(jí)公路不宜采用。進(jìn)入瀝青混合料用礦粉質(zhì)量技術(shù)要求項(xiàng)目單位高速公路、一級(jí)公路其他等級(jí)公路試

7、驗(yàn)方法表觀密度，不小于t/m32.502.45T0352含水量，不大于%11T0103烘干法粒度范圍0.6mm 0.15mm 0.075mm% 1009010075100 1009010070100T0351外觀無(wú)團(tuán)粒結(jié)塊親水系數(shù)1T0353塑性指數(shù)4T0354加熱安定性實(shí)測(cè)記錄T0355返回四、瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)w 包括試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)和試拌試鋪配合比調(diào)整三個(gè)階段。w 試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)包括： 1.礦質(zhì)混合料配合組成設(shè)計(jì)進(jìn)入 2.確定瀝青最佳用量1.礦質(zhì)混合料的配合組成設(shè)計(jì)1）確定瀝青混合料類型 P150 表5-132）確定礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍 P150 表5-143）計(jì)算礦

8、料配合比（1）對(duì)粗、細(xì)集料和礦粉作篩分試驗(yàn)，并測(cè)其相對(duì)密度；（2）用圖解法或試算法計(jì)算配合比；（3）調(diào)整： 通常合成級(jí)配宜接近設(shè)計(jì)級(jí)配中值，尤其是0.075mm、2.36mm、4.75mm篩孔的通過(guò)量。對(duì)高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干路等交通量大、軸載重的道路，宜偏向級(jí)配范圍的下（粗）限。對(duì)一般道路、中小交通量或人行道路等偏向級(jí)配范圍的上（細(xì)）限。合成級(jí)配曲線應(yīng)接近連續(xù)的或合理的間斷級(jí)配，但不應(yīng)過(guò)多的犬牙交錯(cuò)。當(dāng)經(jīng)過(guò)再三調(diào)整，仍有兩個(gè)以上的篩孔超出級(jí)配范圍時(shí)，必須對(duì)原材料進(jìn)行調(diào)整或更換原材料重新試驗(yàn)。進(jìn)入2.確定瀝青混合料的最佳瀝青用量(OAC)1)制備試樣制備試樣 以預(yù)估的油石比(瀝青

9、用量)為中值，按一定間隔（對(duì)密級(jí)配瀝青混合料通常為0.5%，對(duì)瀝青碎石混合料可適當(dāng)縮小間隔為0.3%0.4%），取5個(gè)或5個(gè)以上不同的油石比分別成型馬歇爾試件。2)測(cè)定物理指標(biāo)：測(cè)定物理指標(biāo)： 試件的毛體積相對(duì)密度、空隙率、瀝青飽和度及礦料間隙率等。3)測(cè)定力學(xué)指標(biāo)：測(cè)定力學(xué)指標(biāo)： 馬歇爾穩(wěn)定度、流值和馬歇爾模數(shù)。 4)確定最佳瀝青用量確定最佳瀝青用量 （1）繪制瀝青用量與物理力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖，確定均符合規(guī)范規(guī)定的瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的瀝青用量范圍OACmin OACmax（選擇的瀝青用量范圍必須涵蓋設(shè)計(jì)空隙率的全部范圍，并盡可能涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，同時(shí)使密度及穩(wěn)定度曲線出現(xiàn)峰值）。 （2）

10、確定最佳瀝青用量OAC1 在曲線圖上求取相應(yīng)于密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標(biāo)空隙率（或中值）、瀝青飽和度范圍的中值的瀝青用量a1、a2、a3、a4，取平均值作為OAC1。即 OAC1 =（a1 + a2 + a3+ a4）/4 如果在所選擇的瀝青用量范圍未能涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，則： OAC1 =（a1 + a2 + a3）/3 對(duì)所選擇試驗(yàn)的瀝青用量范圍，密度或穩(wěn)定度沒(méi)有出現(xiàn)峰值（最大值經(jīng)常在曲線的兩端）時(shí)，可直接以目標(biāo)空隙率所對(duì)應(yīng)的瀝青用量a3作為OAC1，但OAC1必須介于OACmin OACmax的范圍內(nèi)，否則應(yīng)重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。 （3）以各項(xiàng)指標(biāo)均符合瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（不含V

11、MA）的瀝青用量范圍OACmin OACmax的中值作為OAC2。即 OAC2 =（OACmin + OACmax）/2 （4）通常情況下取OAC1及OAC2的中值作為計(jì)算的最佳瀝青用量OAC。 （5）按計(jì)算的最佳瀝青用量OAC，從圖中得出所對(duì)應(yīng)的空隙率和VMA值，檢驗(yàn)是否能滿足表5-4關(guān)于最小VMA值的要求（OAC宜位于VMA凹形曲線最小值的貧油一側(cè)。當(dāng)空隙率不是整數(shù)時(shí)，最小VMA按內(nèi)插法確定，并將其畫(huà)入圖中）。 （6）檢查圖中相應(yīng)于此OAC的各項(xiàng)指標(biāo)是否均符合馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。 （7）根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和公路等級(jí)、氣候條件、交通情況，調(diào)整確定最佳瀝青用量OAC 調(diào)查當(dāng)?shù)馗黜?xiàng)條件相接近的工程的瀝

12、青用量及使用效果，論證適宜的最佳瀝青用量。 對(duì)炎熱地區(qū)公路以及高速公路、一級(jí)公路的重載交通路段，山區(qū)公路的長(zhǎng)大坡度路段，預(yù)計(jì)有可能產(chǎn)生較大車轍時(shí)，宜在空隙率符合要求的范圍內(nèi)將計(jì)算的最佳瀝青用量減小0.10.5%作為設(shè)計(jì)瀝青用量。 對(duì)寒區(qū)道路、旅游道路、交通量很少的公路，最佳瀝青用量可在OAC的基礎(chǔ)上增加0.10.3%，以適當(dāng)減小設(shè)計(jì)空隙率，但不得降低壓實(shí)度要求。 （8）按公式計(jì)算瀝青被集料吸收的比例及有效瀝青含量。 （9）檢驗(yàn)最佳瀝青用量時(shí)的粉膠比和有效瀝青膜厚度（粉膠比一般宜在0.61.6，對(duì)常用的公稱最大粒徑為13.219mm的密級(jí)配瀝青混合料，粉膠比宜控制在0.81.2） 5）配合比設(shè)計(jì)

13、檢驗(yàn) （1）對(duì)用于高速公路和一級(jí)公路的密級(jí)配瀝青混合料，需在配合比設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上按規(guī)范要求進(jìn)行各種使用性能的檢驗(yàn)，不符合要求的瀝青混合料，必須更換材料或重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。 （2）高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)。對(duì)公稱最大粒徑等于或小于19的混合料，必須按最佳瀝青用量進(jìn)行車轍試驗(yàn)，動(dòng)穩(wěn)定度應(yīng)符合表5-3的要求。 （3）水穩(wěn)定性檢驗(yàn)。按最佳瀝青用量制作試件，必須進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，殘留穩(wěn)定度及殘留強(qiáng)度比均應(yīng)符合表5-15的要求。 （4）低溫抗裂性能的檢驗(yàn)。對(duì)公稱最大粒徑等于或小于19的混合料，可在溫度-10、加載速率50mm/min的條件下進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)。 （5）滲水系數(shù)檢驗(yàn)。宜利用輪碾機(jī)成型的車

14、轍試驗(yàn)試件，脫模架起進(jìn)行滲水試驗(yàn)。 例題：試設(shè)計(jì)某高速公路瀝青混凝土路面用瀝青混合料的配合組成原始資料1.該高速公路瀝青路面為三層式結(jié)構(gòu)的上面層。2.氣候條件:最高月平均氣溫為31,最低月平均氣溫為-8,年降水量為1500mm。3.材料性能(1)瀝青材料 可供應(yīng)50號(hào)、70號(hào)和90號(hào)的道路石油瀝青，經(jīng)檢驗(yàn)技術(shù)性能均符合要求。(2)礦質(zhì)材料 碎石和石屑,石灰石軋制碎石,飽水抗壓強(qiáng)度120MPa,洛杉磯磨耗率12%、粘附性（水煮法）5級(jí)，表觀密度2700kg/m3。砂：潔凈海砂，細(xì)度模數(shù)屬中砂，含泥量及泥塊量均1%，表觀密度2650kg/m3。礦粉：石灰石磨細(xì)石粉，粒度范圍符合技術(shù)要求，無(wú)團(tuán)粒結(jié)塊

15、，表觀密度2580kg/m3。1.礦質(zhì)混合料配合組成設(shè)計(jì)1）確定瀝青混合料類型。2）確定礦質(zhì)混合料級(jí)配與范圍。進(jìn)入3）根據(jù)組成材料篩分試驗(yàn)結(jié)果，用圖解法求解礦質(zhì)混合料的組成配合 比例。進(jìn)入4）調(diào)整。級(jí)配類型篩孔尺寸(方孔篩)(mm)16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075 細(xì)粒式瀝青混凝土(AC-13)10090-100 68-8538-6824-5015-3810-287-205-154-8中 值1009576.5533726.51913.5106礦質(zhì)混合料要求級(jí)配范圍返回材料名稱篩孔尺寸(方孔篩)(mm)16.013.29.54.752.361.180.

16、60.30.150.075通過(guò)百分率(%)碎石10094260000000石屑1001001008040170000砂10010010010094907638170礦粉10010010010010010010010010086組成材料篩分試驗(yàn)結(jié)果材料組成篩孔尺寸(方孔篩)(mm)16.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075通過(guò)百分率(%)原材料級(jí)配碎石100%10094260000000石屑100%1001001008040170000砂100%10010010010094907638170礦粉100%10010010010010010010010010086各

17、礦質(zhì)材料在混合料中 的級(jí)配碎石37% (43%) 37 (43) 34.8(40.4) 9.6(11.2) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0)石屑38% (35%) 38(35) 38(35) 38(35)30.4(28)15.2(14) 6.5(5.9) 0(0) 0(0) 0(0) 0(0)砂17%(15%) 17(15) 17(15) 17(15) 17(15) 15.9(14.1) 15.3(13.5) 12.9(11.4) 6.5(5.7) 2.9(2.6) 0(0)礦粉8% (7%) 8(7) 8(7) 8(7) 8(7) 8 (7) 8(7) 8

18、(7) 8(7) 8(7) 6.9(6.0)合成級(jí)配100(100) 97.8(97.4) 72.6(68.2)55.4(55) 39.1(35.1) 29.8(26.4) 20.9(18.4) 15.4(12.7)10.9(9.6) 6.9(6.0)級(jí)配范圍(AC-13)10090-100 68-8538-6824-5015-3810-287-205-154-8級(jí)配中值1009576.5533726.51913.5106礦質(zhì)混合料組成配合計(jì)算表2.最佳瀝青用量確定1）制備試件 瀝青標(biāo)號(hào)選擇： 瀝青用量： 擊實(shí)次數(shù)：2）試驗(yàn)結(jié)果試件組號(hào)瀝青用量 (%)技術(shù)性質(zhì)毛體積密度 s (g/cm3)空隙率 VV (%)礦料間隙率 VMA (%)瀝青飽和度 VFA (%)穩(wěn)定度 MS (kN